DE102021204203A1

DE102021204203A1 - Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE102021204203A1
Application number: DE102021204203.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Voss
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2022-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial beweglich angeordneten Ventilstößel (4), der im Ventilgehäuse (1) einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz (7) ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels (4) vorgesehenen Magnetanker (9) und einem Federelement (2), das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel (4) in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers (9) in einer vom Ventilsitz (7) abgehobenen Stellung verharrt.Die Erfindung sieht vor, dass zur Einstellung eines Restluftspalts (18) eine axial verstellbare Buchse (11) im Ventilgehäuse (1) angeordnet ist, in welcher der Ventilstößel (4) geführt ist, wobei auch die Vorspannkraft des Federelements (2) innerhalb der Buchse (11) mittels eines in die Buchse (11) eingepressten Anschlags (5) präzise einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der 1 in DE 10 2006 052 629 A1 ist bereits ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand offen geschaltetes Elektromagnetventil bekannt geworden, aufweisend einen Magnetanker zur Betätigung eines entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder bewegbaren Ventilstößels in einem rohrförmigen Ventilgehäuse, das einen Druckmitteldurchlass in einem Ventilsitz aufweist, welcher bei Erregung des Magnetankers mittels des Ventilstößels verschlossen ist.
Die Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass infolge einer Einstellung des Restluftspalts durch eine Verschiebung des Ventilsitzes im Ventilgehäuse, der Ventilsitz leicht im Ventilgehäuse verschiebbar sein muss. Dies hat jedoch den Nachteil, dass hohe Anforderungen an die Fertigung und Überwachung der erforderlichen Einstellparameter gestellt werden, um den Ventilsitz nach erfolgter Restluftspalteinstellung sicher in seiner Endlage dauerhaft zu platzieren. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die Tatsache, dass die Rückstellfeder unmittelbar zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilstößel eingespannt ist, sodass diese im Ventil nicht einjustiert werden kann.
Daher ist es nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil der eingangs genannter Art zu schaffen, dass die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird für ein Elektromagnetventil der angegebenen Art erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 das erfindungsgemäße Elektromagnetventil im Längsschnitt nach der Justierung des Restluftspalts und des Anschlags in einer im Ventilgehäuse eingepressten Buchse,
2 das erfindungsgemäße Elektromagnetventil nach 1 in einer verkürzten Bauweise.

Die 1 zeigt in einer erheblich vergrößerten Ansicht ein im elektromagnetisch nicht erregten Zustand geöffnetes Elektromagnetventil im Längsschnitt, das bevorzugt für schlupfgeregelte hydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen verwendet wird.
Das Elektromagnetventil weist einen in einem Ventilgehäuse 1 axial beweglich angeordnetes Ventilstößel 4 auf, der im Ventilgehäuse 1 einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, welcher in einem Ventilsitz 7 ausgebildet ist, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels 4 vorgesehenen Magnetanker 9 und einem Federelement 2, das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers 9 in einer vom Ventilsitz 7 abgehobenen Stellung verharrt.
Abbildungsgemäß ist der Magnetanker 9 innerhalb einer austenitischen Verschlusskappe 12 aufgenommen, die mit dem dickwandigen, rohrförmigen Ventilgehäuse 1, dem sog. Zentralgehäuse, vorzugsweise verschweißt ist, welches die Befestigung in einer Ventilaufnahmebohrung eines Ventilaufnahmekörpers gewährleistet.
Die domförmige Verschlusskappe 12 ist bevorzugt durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt, während die Kontur des rohrförmigen Ventilgehäuses 1 durch Kaltschlagen oder Kaltfließpressen aus einem Stahlrohling kostengünstig gefertigt ist, der zwecks magnetischer Eigenschaften ein ferritisches Werkstoffgefüge aufweist.
Beiderseits des Ventilsitzes 7 mündet in die abbildungsgemäß unterhalb des Ventilgehäuses 1 angeordnete weitere Blechhülse 13 jeweils ein Fluiddurchgang 14, 15 ein, der abbildungsgemäß oberhalb des Ventilsitzes 7 als seitlich gestanztes Loch und unterhalb des Ventilsitzes 7 als vertikal verlaufende Zentralbohrung ausgeführt ist.
In der abgebildeten, elektromagnetisch nicht erregten Ventilgrundstellung verharrt infolge der Wirkung des Federelements 2 der Ventilstößel 4 gegenüber dem Ventilsitz 7 in einem den Ventildurchlass im Ventilsitz 7 freigebenden Abstand, sodass eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen den beiderseits des Ventilsitzes 7 in die untere Blechhülse 13 einmündenden Fluiddurchgänge 14, 15 gewährleistet ist.
Hingegen verschließt der Ventilstößel 4 in der elektromagnetisch erregten Ventilstellung den Ventildurchlass im Ventilsitz 7. Vorteilhaft ist der Ventilstößel 4 aus einem den Magnetfluss nichtleitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff hergestellt, wozu bevorzugt Polyetheretherketon (PEEK) zur Anwendung gelangt, dessen dem Ventilsitz 7 zugewandter, innerhalb einer Buchse 11 angeordnete Abschnitt des Ventilstößels 4 einen Absatz 8 aufweist, an dem sich das Federelement 2 abstützt. Das Federelement 2 ist abbildungsgemäß innerhalb der Ringkammer 10 als integriertes Bestandteil der Buchse 11 zwischen dem Absatz 8 und einer am unteren Ende der Buchse 11 ausgebildeten Anschlag 5 eingespannt.
Durch die Verwendung eines aus Kunststoff hergestellten Ventilstößels 4 lässt sich der Ventilsitz 7 besonders kostengünstig durch Tiefziehen von Dünnblech herstellen, der bei Wunsch oder Bedarf durch Gasnitrieren gehärtet wird.
Zur Einstellung des Restluftspalts 18 ist im Ventilgehäuse 1 eine axial verschiebbare Buchse 11 vorgesehen, die unmittelbar zwischen dem Ventilstößel 4 und dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist, welche nach der Einstellung des Restluftspalts 18 reibschlüssig im Ventilgehäuse 1 ihre Endlage einnimmt.
Die 1 und 2 zeigen alle Einzelheiten zum Aufbau der Buchse 11, die eine an den Durchmesser des Ventilstößels 4 angepasste Bohrung aufweist, in welcher der Ventilstößel 4 und das Federelement 2 aufgenommen sind. Die Buchse 11 weist als homogener Bestandteil an ihrem dem Ventilsitz 7 zugewandten Endbereich den Anschlag 5 auf, um das mit dem Ventilstößel 4 zusammenwirkende Federelement 2 abstützen zu können. Am Umfang der Buchse 11 ist ein durchgängiger Längsschlitz 3 vorgesehen, der einen ungehinderten hydraulischen Druckausgleich innerhalb des Elektromagnetventils zu ermöglichen, wobei in Abhängigkeit der Gestaltung des Längsschlitzes 3 die erforderliche Einpress- und Verschiebekraft innerhalb des Ventilgehäuses 1 beeinflussbar ist. Eine Beeinträchtigung der Magnetkraft während der elektromagnetischen Betätigung des Magnetankers 9 wird durch den Verlauf des Längsschlitzes 3 in Richtung der Ventilsymmetrieachse und damit parallel zu den aus der Erregung einer Ventilspule erzeugbaren Magnetfeldlinien, vermieden. Durch die gewählte Ausbildung des Längsschlitzes 3 wird beim Schalten des Ventils ein ungehinderter Volumenausgleich beiderseits der Buchse 11 möglich, ohne das Erfordernis im Bereich des Ventilstößels 4 Ausgleichnuten vorzusehen.
Die Buchse 11 besteht ebenso wie das Ventilgehäuse 1 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material, sodass die Buchse 11 die Funktion des Magnetkerns bzw. Magnetpols übernimmt. Folglich weist ein dem Magnetanker 9 zugewandtes Ende der Buchse 11 gegenüber dem Ventilgehäuse 1 einen Überstand 17 auf, zwischen dem und dem Magnetanker 9 der Restluftspalt 18 ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Buchse 11 aufgrund der gewählten Geometrie besonders einfach durch eine zerspanungsfreie Verformung hergestellt.
Ferner zeigt die 1 die Blechhülse 13, wonach der Ventilsitz 7 durch einen topfförmigen, nach unten tiefgezogenen Abschnitt der Blechhülse 13 gebildet ist, die am Außenumfang ein Rückschlagventilgehäuse 19 trägt, an dessen Unterseite ein Filterelement 16 angebracht ist.
Wie bereits erwähnt, ist zur Einstellung eines Restluftspalts 18 im Ventilgehäuse 1 eine axial verstellbare Buchse 11 angeordnet, in welcher der Ventilstößel 4 geführt ist, mit der weiteren Besonderheit, dass die Vorspannkraft des Federelements 2 innerhalb der Buchse 11 auf besonders einfache Weise präzise einstellbar ist.
Zur einfachen Einstellung der Federvorspannkraft ist in der Buchse 11 der axial verschiebbarer Anschlag 5 vorgesehen, an dem sich das von einem Absatz 8 am Ventilstößel 4 abgewandte Ende des Federelements 2 abstützt. Wie aus den 1 und 2 hervor geht, ist der Anschlag 5 durch eine Hülse gebildet, die besonders kompakt und kostengünstig im Tiefziehverfahren aus einem Dünnblech hergestellt ist.
Weiterhin weist in allen Ausführungsbeispielen der Anschlag 5 einen Zentrierabschnitt 6 auf, in dem der Ventilstößel 4 in Richtung auf den Ventilsitz 7 präzise geführt ist. Begünstigt wird die Zentrierwirkung des Zentrierabschnitts 6 durch einen auf den Ventilsitz 7 gerichteten, am Anschlag 5 hülsenförmig ausgebildeten Fortsatz, der aus der Buchse 11 hervorsteht.
Somit ergibt sich zur Justierung des Restluftspalts 18 als auch zur Justierung der Federvorspannkraft eine vormontierte und voreingestellte, eigenständig handhabbare Baugruppe, die lediglich aus der Buchse 11 und dem in der Buchse 11 eingepressten Anschlag 5 besteht.
Da die Buchse 11 aus einem dem Magnetfluss leitenden Material hergestellt ist, eignet sich hierfür die Verwendung von Flach- oder Bandstahl, der durch plastische Verformung zur Form der Buchse 11 gerollt wird, wobei die Ausgangslänge des zu rollenden Flach- oder Bandstahls und ein maßhaltig zu rollender Durchmesser die lichte Weite des Längsschlitzes 3 bestimmt.
Die 2 zeigt abweichend von 1 einen verkürzten Ventilstößel 4 in Verbindung mit einer insgesamt verkürzten Länge des Elektromagnetventils. Anstelle der aus 1 bekannten Topfkontur der unteren Blechhülse 13, die in ihrem Boden den Ventilsitz 7 aufweist, ist nunmehr in der 2 der Ventilsitz 7 im Rückschlagventilgehäuse 19 integriert, das sich kraftschlüssig fixiert bis kurz vor den Ventilstößel 4 in die Blechhülse 13 erstreckt.
Ausgehend von der Darstellung in 1 ist auch in der 2 in einer Parallelschaltung zum Ventilsitz 7 ein Kanal im Rückschlagventilgehäuse 19 vorgesehen, in dem ein kugelförmiges Rückschlagventil 20 angeordnet ist. Um ein Herausfallen des Rückschlagventils 20 aus dem Kanal zu verhindern, wird in der 1 der Kanal unmittelbar vom Bund des Filterelements 16 abschnittsweise überdeckt, während gemäß der 2, in einer weiteren Variante, der Bund einer in den Fluiddurchgang 14 eingepressten Hülse 21 den Kanal abschnittsweise überdeckt. Folglich übernimmt in der 2 das topfförmige Filterelement 16 nicht mehr eine Haltefunktion für das Rückschlagventil 20, sondern ist entfernt vom Rückschlagventil 20 am Rückschlagventilgehäuse 19 reibschlüssig befestigt.
Soweit nicht alle aus 2 ersichtlichen Einzelheiten beschrieben sind, entsprechend diese den aus 1 bekannten und bereits erläuterten Einzelheiten.
Somit wird anhand den in den 1 und 2 abgebildeten und beschriebenen Einzelheiten ein Elektromagnetventil geschaffen, dessen Restluftspalt 18 mittels der Buchse 11 und die Vorspannkraft des Federelements 2 mittels eines verschiebbaren Anschlags 5 in der Buchse 11 auf einfache und präzise Weise eingestellt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Ventilgehäuse
2: Federelement
3: Längsschlitz
4: Ventilstößel
5: Anschlag
6: Zentrierabschnitt
7: Ventilsitz
8: Absatz
9: Magnetanker
10: Ringkammer
11: Buchse
12: Verschlusskappe
13: Blechhülse
14: Fluiddurchgang
15: Fluiddurchgang
16: Filterelement
17: Überstand
18: Restluftspalt
19: Rückschlagventilgehäuse
20: Rückschlagventil
21: Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006052629 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetventil, insbesondere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeug-Bremsanlagen, mit einem rohrförmigen, den Magnetfluss leitenden Ventilgehäuse, in dem ein Ventilstößel axial beweglich angeordnet ist, der in einem Ventilsitz einen Ventildurchlass zu öffnen oder zu verschließen vermag, sowie mit einem zur elektromagnetischen Betätigung des Ventilstößels in einer Verschlusskappe aufgenommenen Magnetanker und einem Federelement, das derart angeordnet ist, dass der Ventilstößel in der elektromagnetisch nicht betätigten Grundstellung des Magnetankers in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung eines Restluftspalts (18) im Ventilgehäuse (1) eine axial verstellbare Buchse (11) angeordnet ist, in welcher der Ventilstößel (4) geführt ist, und dass die Vorspannkraft des Federelements (2) innerhalb der Buchse (11) einstellbar ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Buchse (11) ein axial verschiebbarer Anschlag (5) vorgesehen ist, an dem sich das von einem Absatz (8) am Ventilstößel (4) abgewandte Ende des Federelements (2) abstützt.
Elektromagnetventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (5) durch eine Hülse gebildet ist, die vorzugsweise im Tiefziehverfahren aus einem Dünnblech hergestellt ist.
Elektromagnetventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (5) einen Zentrierabschnitt (6) aufweist, in dem der Ventilstößel (4) in Richtung auf den Ventilsitz (7) geführt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierabschnitt (6) einen auf den Ventilsitz (7) gerichteten, am Anschlag (5) hülsenförmig ausgebildeten Fortsatz aufweist, der aus der Buchse (11) hervorsteht.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) in Verbindung mit dem Anschlag (5) eine vormontierte und voreingestellte, eigenständig handhabbare Baugruppe bildet.
Elektromagnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) aus einem dem Magnetfluss leitenden Material hergestellt ist, das durch plastische Verformung eines Flach- oder Bandstahls zur Form der Buchse (11) gerollt ist.
Elektromagnetventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (11) über ihre gesamte Länge einen Längsschlitz (3) aufweist, dessen lichte Weite durch die Länge des Flach- oder Bandstahls und durch den gerollten Durchmesser der Buchse (11) bestimmt ist.